工艺说明

CNC 等离子切割机入门

本页说明 CNC 等离子切割机如何形成切口、等离子弧对板材边缘的影响，以及哪些活该放在它上面而不是铣床上。如果你需要在报价前判断板材零件、割缝、锥度和热影响区，请读本文。

板材 0.5–50 mm割缝 1.5–4 mmHAZ 0.2–1.5 mmCNC 等离子切割

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原理

等离子割炬的工作原理是让气体通过小喷嘴，同时用引导弧将其电离。电离后的气体以高速离开喷嘴，并把电流带到工件上。电弧局部熔化金属，气流把熔融材料从割缝中吹出。除电弧外没有东西接触板材，因此割炬不会像机械刀具那样与工件发生磨损。

CNC 部分与物理过程是分开的。控制器读取 CAM 生成的刀路，然后驱动 X、Y 轴，通常还有 Z 轴高度轴，使割嘴保持固定间距。割炬高度控制比多数人预想的更重要。间距一旦漂移，割缝宽度和斜角随之漂移，即使机床完全按路径走，零件尺寸也会超差。

注意电流和气体选择。低碳钢用空气或氧气切割效果良好，不锈钢和铝通常用氮气或氩氢混合气。电流决定电弧在单位行程内能熔化多少材料。厚板上行进速度过高，电弧会切不透；速度过低，下边缘会挂渣。

结果是切透，并沿边缘留下热影响区。切割线附近的晶粒发生变化，某些合金硬度上升，并形成一层薄氧化层。该边缘不是机加工表面。它是下一道工序的起点，或者当图纸只标注轮廓时，是可接受的最终状态。

加工能力

等离子是板材工艺，不是精加工工艺。调好的机床在 6 mm 板上轮廓尺寸大约能保证 ±0.5 mm，厚度增加时这个窗口会变宽。25 mm 钢板上，切割边缘预期为 ±1.0 mm 或更松。孔径会偏小，因为电弧有宽度，所以 10 mm 孔常按 11 mm 编程才能落入公差。

割缝是电弧去除的材料宽度，通常为 1.5 mm 到 4 mm，取决于电流和喷嘴尺寸。CAM 必须按半个割缝偏移刀路，而该偏移随易损件磨损变化。磨损的喷嘴会加宽割缝并使切口倾斜，所以操作员要跟踪易损件寿命，而不是把喷嘴用到失效。

锥度是另一个限制。等离子切割边缘很少垂直。12 mm 板上每侧可能出现 2° 到 5° 的斜角，厚截面更大。如果零件需要垂直边缘用于焊接接头或轴承座，等离子就不是合适的第一道工序，或者需要二次加工。

与火焰切割相比，热影响区较窄，通常为 0.2 mm 到 1.5 mm，但仍然存在。对多数结构件没问题。对承受疲劳载荷或需要硬化边缘的零件，必须去除 HAZ 或更换工艺。

选材

当零件是平板、材料是板材、重要特征是外轮廓或大内部开口时，选等离子。支架、加强筋、底板、法兰、焊接件和机床护罩是典型应用。装夹快，一刀切透，2,000 mm 长的 6 mm 钢板几分钟就能完成，而不是几小时。

当零件需要机加工面、镗孔、螺纹、严格公差或垂直边缘时，选铣削。CNC 等离子切割机做不到 ±0.005 mm，达不到 Ra 0.8–1.6 μm，也无法切出底面受控的型腔。这些特征应放在 3 轴或 5 轴铣床上。

复合工序在我们车间很常见。我们先用等离子把毛坯切到近净轮廓，然后在加工中心精加工关键面和内孔。这样从铣床上省掉大量粗加工时间，同时把公差做到图纸要求。

能放进铣床虎钳、装夹不超过三次的零件，不要用等离子切。仅搬运就吃掉了节省。等离子在大而平、薄或形状别扭、在铣床上装夹成本高的板材上才划算。

工艺

边缘质量来自四项设置：电流、行进速度、气体和间距。按材料厚度表设定电流，然后调速度，直到底部挂渣最少且容易敲掉。干净切口的顶部边缘窄且接近垂直，向底部略有斜度。

易损件决定重复性。电极和喷嘴每次起弧都会磨损，跟踪穿孔次数并按计划更换的车间，比切坏了才换的车间更能稳住公差。薄板上，磨损喷嘴首先表现为割缝变宽。

在尖角轮廓上，引入线和引出线很重要。在零件轮廓外起弧穿孔，斜降进入切口，让割缝闭合后再让割炬退出。直接在零件边缘穿孔会把熔融金属吹回喷嘴，缩短其寿命。

等离子切割面出现挂渣、斜面和毛边是正常现象。如果图纸允许，就保留。如果不允许，就安排二次工序：磨削、机加工或改用其他工艺。在报价阶段决定比在检验阶段决定更省钱。

决策表

用于选择工艺，而非给工艺排名。